上海海事大学流体力学考试复习题

1、例：汽缸内壁的直径D=12cm，活塞的直径d=11.96cm，活塞长度L=14cm，活塞往复运动的速度为1m/s，润滑油的 =0.1Pas。求作用在活塞上的粘性力。解：dyduAF2053014011960m.dLAdyduNF5 .261051 . 0053. 03dDL131052/ )1196. 012. 0(012/ )(0sdDu例：旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，外筒 r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045Nm。求该实验液体的粘度。解：dydu602 nMhnr1r21210rrr1Ar0045

2、. 0211rhrsPa952. 0得 例：如图所示测量装置，活塞直径d=35，油的相对密度d油=0.92 ，水银的相对密度dHg=13.6，活塞与缸壁无泄漏和摩擦。当活塞重为15时，h=700，试计算形管测压计的液面高差h值。 【解解】重物使活塞单位面积上承受的压强为 （Pa） 列等压面的平衡方程 解得h为： （）15590035. 041541522dphgghpHg油4 .1670. 06 .1392. 0806. 91360015590HgHghgph油图 例：如图2所示为双杯双液微压计，杯内和形管内分别装有密度1=lOOOkg/m3和密度2 =13600kg/m3的两种不同液体，大截

3、面杯的直径100mm，形管的直径d=10mm，测得h=30mm，计算两杯内的压强差为多少? 【解解】列12截面上的等压面方程 由于两边密度为1的液体容量相等，所以D2h2=d2h，代入上式得 =3709.6(pa)ghhhhgpghp21212111)(hgDdgpp122221103. 0806. 910001 . 001. 01806. 91360022 例：假设有一不可压缩流体三维流动，其速度 分布规律为）Vx=3（x+y3)，Vy=4y+z2， Vz=x+y+2z。试分析该流动是否连续。 【解解】 根据式 所以 故此流动不连续。不满足连续性方程的流动是不存在的 3xvx4yvy2zvz

4、09 zvyvxvzyx0zvyvxvzyx 例：有一不可压缩流体平面流动，其速度分布规律为Vx=x2siny，Vy=2xcosy，试分析该流动是否连续。 【解解】 根据式 所以 故此流动是连续的。yxxvxsin2yxyvysin20)sin2(sin2yxyxyvxvyx0zvyvxvzyx 例：有一输水管道，如图所示。水自截面1-1流向截面2-2。测得截面1-1的水流平均流速 m/s，已知d1=0.5m， d2=1m，试求截面2-2处的平均流速 为多少？ 【解解】 由式得 (m/s)2V2V22221144dVdV5 . 015 . 02222112ddVV2211AVAV图 输水管道例

5、：例例. 输水圆管截面直径输水圆管截面直径d1=0.05m，d2=0.1m，进口，进口 V1=0.2 m/s，求出口，求出口V2及流量及流量Q。 V1A1=V2A2V2 = V1(d1/ d2)2 =0.05m/sQ=V1A1=V1 d21/4 =3.9 10-4m3/s解解. 由不可压缩流动连续性条件由不可压缩流动连续性条件A1 V1 A2 V2例例题题得得 【例例】 有一贮水装置如图所示，贮水池足够大，当阀门关闭时，压强计读数为2.8个大气压强。而当将阀门全开，水从管中流出时，压强计读数是0.6个大气压强，试求当水管直径d=12cm时，通过出口的体积流量(不计流动损失)。 【解解】 当阀门

6、全开时列1-l、2-2截面的伯努利方程 当阀门关闭时，根据压强计的读数，应用流体静力学基本gVgppgpHaaa26 . 00022 方程求出值 则 代入到上式 （m/s） 所以管内流量 （m3/s）aaappgHp8 . 2O)(mH289806980608 . 28 . 22gpHa78.209806980606 . 08 . 2806. 926 . 022gpHgVa235. 078.2012. 0785. 04222VdqV 【例例】 水流通过如图所示管路流入大气，已知：形测压管中水银柱高差h=0.2m，h1=0.72m H2O，管径d1=0.1m，管嘴出口直径d2=0.05m，不计管

7、中水头损失，试求管中流量qv。 【解解】 首先计算1-1断面管路中心的压强。因为A-B为等压面，列等压面方程得： 则 (mH2O) 列1-1和2-2断面的伯努利方程11Hgghphg1Hg1ghhgp272. 02 . 06 .131Hg1hhgpgVgpzgVgpz2222222111 由连续性方程： 将已知数据代入上式，得 （m/s） 管中流量 （m3/s）21221ddVVgVgV2015216122022221 .12151676 .192V024. 01 .1205. 0442222VdqV例例. 粘性系数粘性系数 =4.4 10-6 m2/s的油和的油和 =1.13 106m2/s

8、的的水，分别通过直径为水，分别通过直径为d=100mm的管道。保持管中流的管道。保持管中流态为层流的最大允许流速是多少？态为层流的最大允许流速是多少？油的最大允许流速油的最大允许流速Vdc 2320ResmV/102. 0 1 . 0/104 . 423206smV/026. 0 1 . 0/1013. 123206水的最大允许流速水的最大允许流速临界雷诺数临界雷诺数例例题题解：解：例例. =200 10-6 m2/s的油和的油和 =1.13 10-6 m2/s的水，分别以的水，分别以V=1 m/s的流速通过直径的流速通过直径d=300mm的管道。试判别流态。的管道。试判别流态。对于油对于油2

9、320ReVdc对于水对于水cRe2655001013. 13 . 01Re6cRe1500102003 . 01Re6临界雷诺数临界雷诺数层流层流湍流湍流例例题题解：解：解解：（1 1）平均流速）平均流速（2 2）沿程阻力水头损失）沿程阻力水头损失例例. 海水管内径海水管内径 为为150mm，每小时流量，每小时流量 为为200m3，管长为，管长为15m。管道上有管道上有3个个90弯头，弯曲半径弯头，弯曲半径 ，全开的阀有两个。管道的，全开的阀有两个。管道的海水层流雷诺数海水层流雷诺数 ，弯头、阀的局部阻力系数分别为，弯头、阀的局部阻力系数分别为0.14和和0.1。求。求（1）沿程阻力水头损失；（）沿程阻力水头损失；（2）局部阻力水头损失（）局部阻力水头损失（3）总）总的水头损失。的水头损失。dR2d)(01. 28 . 9214. 315. 0151600642Re642222mgVdlgVdlhf)/(14. 315. 014. 3413600200422smdQAQVQ1600Re （3 3）三个弯头的水头损失）三个弯头的水头损失（4 4）两个阀的局部阻力水头损失）两个阀的局部阻力水头损失（5 5）总的局部阻力水